Python 数据科学 (1)——NumPy(3.Arrays 逻辑篇)

比较和排序

我们知道，在算法中，排序总是离不开比较的，那么在 numpy 中是否也是如此呢？让我们来看看。

比较、掩码和布尔逻辑

比较

In [1]: import numpy as np
In [2]: a = np.array([3,4,5])

In [3]: a < 4
Out[3]: array([ True, False, False], dtype=bool)

In [4]: (2 * a) == (a ** 2)
Out[4]: array([False, False, False], dtype=bool)

numpy 中比较函数和对应运算符等价

使用比较运算符，可以实现一些过滤操作：

In [5]: a = np.array([-5,-4,-3，0,3,4,5])

In [6]: np.count_nonzero(a < 0) # 小于0的元素个数
Out[6]: 3

In [8]: np.sum(a < 0)# 小于0的元素个数
Out[8]: 3

In [9]: np.any(a > 0)# 是否存在大于0的元素
Out[9]: True

布尔逻辑

同样的，numpy 矩阵支持布尔逻辑运算

In [17]:  np.sum((a > -1) & (a < 1))# 位于-1到1之间的元素个数
Out[17]: 1

布尔矩阵作为掩码

类似于过滤，我们可以使用布尔矩阵作为矩阵索引，获取相应的数据

In [18]:  a = np.array([[5,0,3,3],[7,9,3,5], [2,4,7,6]])

In [19]: a[a<5]
Out[19]: array([0, 3, 3, 3, 2, 4])

排序

numpy 中的排序

快速排序：sort 和 argsort

In [20]: x = np.array([2, 1, 4, 3, 5])
In [21]: x.sort()
In [22]: x
Out[22]: array([1, 2, 3, 4, 5])#可以看出，快速排序是原址排序

In [23]: x = np.array([2, 1, 4, 3, 5])
In [24]: x.argsort()
In [26]: i = x.argsort()#只返回索引
In [27]: i
Out[27]: array([1, 0, 3, 2, 4])

In [28]: x[i]#利用排序后的index，我们可获得排序结果
Out[28]: array([1, 2, 3, 4, 5])

部分排序

寻找 k 个最小值

In [34]: x = np.array([7, 2, 3, 1, 6, 5, 4])
    ...: np.partition(x, 3)
Out[34]: array([2, 1, 3, 4, 6, 5, 7])

In [35]: rand = np.random.RandomState(42)
    ...: X = rand.randint(0, 10, (4, 6))

In [36]: np.partition(X, 2, axis=1)
Out[36]:
array([[3, 4, 6, 7, 6, 9],
       [2, 3, 4, 7, 6, 7],
       [1, 2, 4, 5, 7, 7],
       [0, 1, 4, 5, 9, 5]])